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PLC、触摸屏和变频器在起毛机上的应用

[2008年06月29日] 作者：许文元任志达徐肖鸣编辑：admin 来源：本站原创点击：

MB331E-36起毛机（以下简称起毛机）是呢绒后整理的重要设备，用于对织物表面拉毛处理。典型起毛机是由六个独立回转运动构成，其速度随一定的数学比例关系变化。

传统的起毛机采用纯机械式调速，控制简单，但机械结构复杂，近年来在国际上已逐渐淘汰。

较新的起毛机的六个回转运动独立传动，采用触摸屏+PLC+变频器调速方案，触摸屏、PLC、变频器之间通过RS485接口的USS串口协议以通讯方式进行数据交换。线路简洁，硬件成本低廉，并且扩展了起毛机的功能，如：自动穿布、快速清理、快换针布、联机磨针。

MB331E-36型起毛机集机、电、气于一身，具有高速、高效人机对话友好、起毛工艺弹性化等特点，是一台自动化程度非常高的新机型。

1全机技术要求

该机为36辊组成。在机械设计上，针对目前化纤厂多品种、小批量，工艺变化频繁的特点，取消传统的车头箱齿轮传动，首次采用单轴单控的无级变速传动技术，即全机的罗拉、热盘、冷盘、摩擦辊等传动部件分别由6台同步电机传动。根据以上要求，电气控制系统应具备以下功能：

a控制全机程序动作，包括开车、关车、报警自停等；

b具备人机对话功能：能够设置和显示工艺参数，并能根据工艺的要求在触摸屏上修改起毛工艺参数；

c 全机中PLC（可编程序控制器），触摸屏及六个变频器进行网络通信（见图1)，这样使设计更为简洁，在编制起毛工艺时更为柔性化。

图1 全机网络通讯

2硬件配置

根据设计要求，综合机器的先进性、可靠性和成本因素，硬件采用了如下配置：

a人机对话界面采用带RS422通讯口的DIGITAL GP570触摸显示屏；

b无级调速装置选用丹佛斯VTL2800系列变频器，可使电机的转速精确到0.3rpm。

c控制核心选用西门子S7-226CPU型PLC及EM232模拟输出模块，由于CPU226具有2组通讯口，因此PLC与触摸屏、变频器三者之间采用网络通讯可简化硬件结构，节约成本，充分保证系统的可靠运行。

图2 接线图

3编程

a 系统上电后，在PLC第一个扫描周期内分别对工作参数、时钟中断1及通讯端口port1和通讯收发用的数据缓冲器参数进行初始化。

b 将起毛时布速、起毛张力、出布张力及大锡林转速、顺针逆针起毛力等参数存入PLC相应的数据寄存器。由于CPU226PLC具有浮点运算功能，因而计算结果和控制具有很高的精度。

c PLC与变频器采用自由通讯模式通讯，控制变频器运行频率。该功能由发送控制命令字符串子程序和接收字符中断程序完成，在PLC226发送控制命令字符串通讯时，均回读变频器状态，以检查通讯发送是否正确完成；在发生通讯出错时，系统可以有3次通讯重试次数，从而确保系统安全与可靠地运行。

系统采用网络通讯模式（见图3），故选用CPU226作上位机，6台变频器作下位机，网络间的站址分配为：GP570站址为1，PLC站址为2，逆针、顺针变频器站址分别为3、4，前后牵引及出布变频器站址为5、6、7，大锡林变频器站址为8，使PLC和变频器之间建立上、下位机关系。在实际操作时，工艺参数由触摸屏键入并通讯进入PLC进行工艺运算，PLC将计算结果按站址传输给各台变频器和EM232模拟模块，EM232将PLC输入的数据转换成三角波模拟电流，输入给变频器，从而产生抗干扰频率。

图3网络通讯模式

3.1人机界面

人机对话界面是用户设定工艺参数的关键，在系统中共有4组主菜单，分别为“系统管理”、“参数设定”、“状态显示”、“帮助信息”。

⑴“系统管理”是出于工艺的保密性和系统的安全性而设置的口令体系，以防止非法操作；

⑵“参数设定”即工艺参数的设定，包括走布速度、起毛张力、出布张力、逆针、顺针起毛力、启动时间、关车方式选择、工艺配方存储等工艺参数；

⑶“状态显示”画面显示机器运行时各变频器的频率和故障报警信息；

⑷“帮助信息”是供用户解决问题用的，选择这组菜单，用户可得到“报警信息”的解决方法。

3.2网络通讯

当系统上电后，PLC首先判断网络中的GP570是否存在并与之产生通讯，通讯成功，则PLC依次尝试对本网络中站址为3~8的六台变频器进行通讯，并且将每台变频器与PLC通讯的结果显示出来。当硬件检测成功后，触摸屏上给出“系统检测成功，允许启动”提示；否则给出相应错误及“系统检测未成功，禁止启动”提示。用户可按“帮助”按钮得到更具体的信息（包括怎样排除故障）。